数控磁轴承—转子系统的研究

【摘要】： 磁轴承是利用磁力将转子稳定悬浮于空间的一种新型高性能轴 承，由于转子与定子之间不存在机械接触，转子可以达到很高的运转速 度，几乎没有机械磨损、寿命长、能耗低、噪音小、无需润滑、在很 多应用领域内与传统轴承相比具有明显的优越性。 本文介绍了本实验室研制的数控AMB实验台数学模型以及数字 控制器的硬件和软件的工作原理，它采用了上下位机主从式工作方 式，可在线修改控制器参数。本文提出利用转速实现在线最优控制 思想。由于AMB系统转子动力特性和功放的非线性是转速的函数， 而且在实际中转速是可以在线测量的，因此可以将数字控制器参数 以转速分段优化，从而使系统始终工作在最佳状态。采用优化方法 与AMB系统仿真相结合的方法得到控制器不同转速段的优化参数， 并用实验初步验证了这些参数的有效性。本文用所提出的电磁轴承- 柔性转子系统分析方法，对实验室的磁轴承实验系统进行了较为深 入的分析。计算分析表明：采用两级相位超前的控制器可以增加系 统的稳定性并大大降低不平衡响应的幅值；由于传感器与磁轴承的 异位的存在，尤其是对柔性转子，传感器所测的信号不能真实地反 映磁轴承的情况，影响了系统的可控性及可观测性，因而影响了控 制效果，对系统的性能影响较大，甚至影响系统的稳定性。